Абарона ад перанапружання і перанапружання току маланкі

Абарона ад перанапружання і перанапружання току маланкі

Перанапружанне атмасфернага паходжання
Вызначэнні перанапружання

Перанапружанне (у сістэме) любое напружанне паміж адным фазным правадніком і зямлёй альбо паміж фазнымі праваднікамі, якія маюць пікавае значэнне, якое перавышае адпаведны пік самага высокага напружання для вызначэння абсталявання з Міжнароднага электратэхнічнага слоўніка (IEV 604-03-09)

Розныя тыпы перанапружання

Перанапружанне - гэта імпульс ці хваля напружання, якія накладваюцца на намінальнае напружанне сеткі (гл. Мал. J1)

Гэты тып перанапружання характарызуецца (гл. Мал. J2):

• час нарастання tf (у мкс);
• градыент S (у кВ / мкс).

Перанапружанне парушае працу абсталявання і стварае электрамагнітнае выпраменьванне. Больш за тое, працягласць перанапружання (Т) выклікае пік энергіі ў электрычных ланцугах, які можа разбурыць абсталяванне.
Мал. J2 - Асноўныя характарыстыкі перанапружання

Чатыры тыпу перанапружання могуць парушыць электрычныя ўстаноўкі і нагрузкі:

• Камутацыйныя перанапружання: высокачашчынныя перанапружання або парыўныя парушэнні (гл. Мал. J1), выкліканыя зменай стацыянарнага стану ў электрычнай сетцы (падчас працы размеркавальных прылад).
• Перанапружання з частатой магутнасці: перанапружання з той жа частатой, што і сетка (50, 60 або 400 Гц), выкліканыя пастаянным зменай стану ў сетцы (наступная няспраўнасць: няспраўнасць ізаляцыі, паломка нулявога правадыра і г.д.).
• Перанапружання, выкліканыя электрастатычным разрадам: вельмі кароткія перанапружання (некалькі нанасекунд) вельмі высокай частаты, выкліканыя разрадам назапашаных электрычных зарадаў (напрыклад, чалавек, які ідзе па дыване з ізалявальнай падэшвай, электрычна зараджаны напружаннем у некалькі кілавольт).
• Перанапружання атмасфернага паходжання.

Характарыстыкі перанапружання атмасфернага паходжання

Удар маланкі на некалькіх малюнках: маланкі вырабляюць надзвычай вялікую колькасць імпульснай электрычнай энергіі (гл. Рысунак J4)

• некалькі тысяч ампер (і некалькі тысяч вольт)
• высокай частоты (прыблізна 1 мегагерц)
• нядоўга (ад мікрасекунды да мілісекунды)

Паміж 2000 і 5000 штормамі пастаянна фармуюцца ва ўсім свеце. Гэтыя буры суправаджаюцца ўдарамі маланкі, якія ўяўляюць сур'ёзную небяспеку для людзей і тэхнікі. Успышкі маланкі трапляюць у зямлю ў сярэднім ад 30 да 100 удараў у секунду, гэта значыць 3 мільярды удараў маланкі штогод.

У табліцы на малюнку J3 прыведзены некаторыя значэнні ўдару маланкі з звязанай з імі верагоднасцю. Як бачна, 50% удараў маланкі маюць ток, які перавышае 35 кА, і 5% - ток, які перавышае 100 кА. Такім чынам, энергія, якая перадаецца ўдарам маланкі, вельмі высокая.

Мал. J3 - Прыклады значэнняў разраду маланкі, прыведзеныя стандартам IEC 62305-1 (2010 - табліца A.3)

Мал. J4 - Прыклад току маланкі

Маланка таксама выклікае вялікую колькасць пажараў, у асноўным у сельскагаспадарчых раёнах (разбураючы дамы альбо робячы іх непрыдатнымі для выкарыстання). Шматпавярховыя будынкі асабліва схільныя ўдарам маланкі.

Уплыў на электраўстаноўкі

Маланка пашкоджвае, у прыватнасці, электрычныя і электронныя сістэмы: трансфарматары, лічыльнікі электраэнергіі і электрапрыборы як у жылых, так і ў вытворчых памяшканнях.

Кошт аднаўлення шкоды, нанесенай маланкай, вельмі высокая. Але вельмі цяжка ацаніць наступствы:

• парушэнні ў працы кампутараў і сетак электрасувязі;
• няспраўнасці, якія ўзнікаюць пры запуску праграмуемых праграм і сістэм кіравання лагічным кантролерам.

Больш за тое, кошт аперацыйных страт можа быць значна вышэй, чым кошт знішчанага абсталявання.

Удар маланкі

Маланка - гэта высокачашчынная электрычная з'ява, якая выклікае перанапружанне на ўсіх токаправодзячых элементах, асабліва на электрычных кабелях і абсталяванні.

Удар маланкі можа паўплываць на электрычныя (і / або электронныя) сістэмы будынка двума спосабамі:

• непасрэдным уздзеяннем удару маланкі на будынак (гл. рыс. J5 a);
• пры ўскосным уздзеянні ўдару маланкі на будынак:
• Удар маланкі можа ўпасці на паветраную лінію электраперадачы, якая забяспечвае будынак (гл. Рыс. J5 b). Перагрузка па току і перанапружанне могуць распаўсюджвацца на некалькі кіламетраў ад месца ўдару.
• Удар маланкі можа ўпасці каля лініі электраперадачы (гл. Рыс. J5 c). Менавіта электрамагнітнае выпраменьванне току маланкі стварае высокі ток і перанапружанне ў сетцы электразабеспячэння. У апошніх двух выпадках небяспечныя токі і напружанне перадаюцца сеткай электрасілкавання.

Удар маланкі можа ўпасці каля будынка (гл. Рыс. J5 d). Патэнцыял Зямлі вакол месца ўдару небяспечна ўзрастае.

Мал. J5 - Розныя тыпы ўдару маланкі

Ва ўсіх выпадках наступствы для электраўстановак і нагрузак могуць быць драматычнымі.

Мал. J6 - Наступствы ўдару маланкі

Маланка падае на неабаронены будынак.	Маланка падае каля паветранай лініі.	Маланка падае каля будынка.
Ток маланкі цячэ на зямлю праз больш ці менш праводзяць канструкцыі будынка з вельмі разбуральным уздзеяннем: цеплавыя эфекты: Вельмі моцны перагрэў матэрыялаў, які выклікае пажар механічныя ўздзеяння: структурная дэфармацыя цеплавая ўспышка: надзвычай небяспечная з'ява ў прысутнасці гаручых або выбухованебяспечных матэрыялаў (вуглевадароды, пыл і г.д.)	Ток маланкі стварае перанапружання за кошт электрамагнітнай індукцыі ў размеркавальнай сістэме. Гэтыя перанапружання распаўсюджваюцца па лініі да электрычнага абсталявання ўнутры будынкаў.	Удар маланкі стварае тыя ж тыпы перанапружання, што і апісаныя супрацьлегласці. Акрамя таго, ток маланкі паднімаецца назад ад зямлі да электраўстаноўкі, што выклікае паломку абсталявання.
Будынак і ўстаноўкі ўнутры будынка звычайна разбураныя	Электраўстаноўкі ўнутры будынка звычайна разбураныя.

Розныя спосабы распаўсюджвання

Агульны рэжым

Агульнарэжымныя перанапружання з'яўляюцца паміж праводнікамі, якія знаходзяцца пад напругай, і зямлёй: фаза-зямля альбо нейтраль-зямля (гл. Мал. J7). Яны небяспечныя асабліва для прыбораў, рама якіх падключана да зямлі з-за рызыкі паломкі дыэлектрыка.

Мал. J7 - Агульны рэжым

Дыферэнцыяльны рэжым

З'яўляюцца перанапружання ў дыферэнцыяльным рэжыме паміж праводнікамі, якія знаходзяцца пад напругай:

фаза ў фазу або фаза ў нейтраль (гл. мал. J8). Яны асабліва небяспечныя для электроннага абсталявання, адчувальнага абсталявання, напрыклад, камп'ютэрных сістэм і г.д.

Мал. J8 - Дыферэнцыяльны рэжым

Характарыстыка хвалі маланкі

Аналіз з'яў дазваляе вызначыць тыпы хваляў току маланкі і напружання.

• 2 тыпу хвалі току разглядаюцца стандартамі IEC:
• Хваля 10/350 мкс: для характарыстыкі бягучых хваль ад прамога ўдару маланкі (гл. Мал. J9);

Мал. J9 - хваля току 10/350 мкс

• Хваля 8/20 мкс: для характарыстыкі бягучых хваль ад непрамога ўдару маланкі (гл. Мал. J10).

Мал. J10 - хваля току 8/20 мкс

Гэтыя два тыпы хваляў маланкі выкарыстоўваюцца для вызначэння выпрабаванняў на SPD (стандарт IEC 61643-11) і ўстойлівасці абсталявання да маланкі.

Пікавае значэнне хвалі току характарызуе інтэнсіўнасць удару маланкі.

Перанапружанне, якое ствараецца пры ўдарах маланкі, характарызуецца хваляй напружання 1.2 / 50 мкс (гл. Мал. J11).

Гэты тып хвалі напружання выкарыстоўваецца для праверкі вытрымкі абсталявання да перанапружанняў атмасфернага паходжання (імпульснае напружанне ў адпаведнасці з IEC 61000-4-5).

Мал. J11 - хваля напружання 1.2 / 50 мкс

Прынцып маланкааховы
Агульныя правілы маланкааховы

Працэдура прадухілення рызыкі ўдару маланкі
Сістэма абароны будынка ад уздзеяння маланкі павінна ўключаць:

• абарона канструкцый ад прамых удараў маланкі;
• абарона электраўстановак ад прамых і непрамых удараў маланкі.

Асноўны прынцып абароны ўстаноўкі ад удару маланкі - прадухіліць трапленне энергіі, якая турбуе, да адчувальнага абсталявання. Каб дасягнуць гэтага, неабходна:

• захапіць ток маланкі і накіраваць яго на зямлю па самым прамым шляху (пазбягаючы блізкасці адчувальнага абсталявання);
• выканаць эквіпатэнцыяльнае злучэнне ўстаноўкі; Гэтая эквіпатэнцыяльная сувязь рэалізуецца праз злучальныя праваднікі, дапоўненыя прыладамі абароны ад перанапружанняў (SPD) або іскровымі зазорамі (напрыклад, іскрынка для мачты антэны).
• мінімізуйце індукаваныя і ўскосныя эфекты, усталяваўшы SPD і / або фільтры. Для ліквідацыі або абмежавання перанапружанняў выкарыстоўваюцца дзве сістэмы абароны: яны вядомыя як сістэма абароны будынка (для вонкавага боку будынкаў) і сістэма абароны электраўстаноўкі (для ўнутранай часткі будынкаў).

Сістэма абароны будынка

Роля сістэмы абароны будынка - абараняць яе ад прамых удараў маланкі.
Сістэма складаецца з:

• прылада захопу: сістэма маланкааховы;
• праводцы, прызначаныя для перадачы току маланкі на зямлю;
• «Вароніныя лапкі» зямля вядзе паміж сабой;
• сувязі паміж усімі металічнымі каркасамі (эквіпатэнцыяльнае злучэнне) і зямлёй.

Калі ток маланкі працякае ў правадніку, калі паміж ім і рамамі, злучанымі з зямлёй, якія знаходзяцца ў ваколіцах, узнікаюць рознасці патэнцыялаў, апошні можа выклікаць разбуральныя ўспышкі.

3 тыпы сістэмы маланкааховы
Выкарыстоўваюцца тры тыпы абароны будынкаў:

Громаадвод (просты стрыжань альбо з пускавой сістэмай)

Громаадвод - гэта металічны наканечнік захопу, размешчаны ўверсе будынка. Ён зазямляецца адным або некалькімі праваднікамі (часта меднымі палоскамі) (гл. Рыс. J12).

Мал. J12 - Громаадвод (просты стрыжань альбо з сістэмай запуску)

Маланкаадвод з нацягнутымі правадамі

Гэтыя драты нацягнуты над ахоўнай канструкцыяй. Яны выкарыстоўваюцца для абароны спецыяльных збудаванняў: зон запуску ракет, ваеннага прымянення і абароны высакавольтных паветраных ліній (гл. Мал. J13).

Мал. J13 - Нацягнутыя драты

Маланкаадвод з сеткаватай клеткай (клетка Фарадэя)

Гэтая абарона прадугледжвае размяшчэнне шматлікіх праваднікоў / стужак сіметрычна па ўсім будынку. (гл. мал. J14).

Гэты тып сістэмы маланкааховы выкарыстоўваецца для моцна адкрытых будынкаў, у якіх размешчаны вельмі адчувальныя ўстаноўкі, такія як кампутарныя залы.

Мал. J14 - клетка ў сетцы (клетка Фарадэя)

Наступствы абароны будынка для абсталявання электраўстаноўкі

50% току маланкі, які выдзяляецца сістэмай абароны будынка, зноў падымаецца ў сеткі зазямлення электраўстаноўкі (гл. Мал. J15): патэнцыяльны ўздым каркасаў вельмі часта перавышае здольнасць ізаляцыі вытрымліваць праваднікі ў розных сетках ( LV, тэлекамунікацыі, відэакабель і г.д.).

Акрамя таго, паток току праз сыходныя праваднікі стварае індукаваныя перанапружання ў электрычнай устаноўцы.

Як следства, сістэма абароны будынка не абараняе электрычную ўстаноўку: таму неабходна прадугледзець сістэму абароны электрычнай устаноўкі.

Мал. J15 - Прамы ток маланкі

Маланкаахова - Сістэма абароны электраўстаноўкі

Асноўнай мэтай сістэмы абароны электрычнай устаноўкі з'яўляецца абмежаванне перанапружання да значэнняў, прымальных для абсталявання.

Сістэма абароны электраўстаноўкі складаецца з:

• адзін або некалькі SPD у залежнасці ад канфігурацыі будынка;
• эквіпатэнцыяльнае злучэнне: металічная сетка адкрытых токаправодных частак.

Рэалізацыя

Працэдура абароны электрычнай і электроннай сістэм будынка выглядае наступным чынам.

Пошук інфармацыі

• Вызначце ўсе адчувальныя нагрузкі і іх месцазнаходжанне ў будынку.
• Вызначце электрычную і электронную сістэмы і адпаведныя пункты ўваходу ў будынак.
• Праверце, ці ёсць у будынку ці ў ваколіцах сістэма маланкааховы.
• Пазнаёмцеся з правіламі, якія прымяняюцца да месцазнаходжання будынка.
• Ацаніце рызыку ўдару маланкі ў залежнасці ад геаграфічнага месцазнаходжання, тыпу крыніцы харчавання, шчыльнасці маланкі і г.д.

Укараненне рашэння

• Усталюйце злучальныя праваднікі на рамах сеткай.
• Усталюйце SPD у ўваходны камутатар LV.
• Усталюйце дадатковую SPD у кожную дошку размеркавання, размешчаную паблізу адчувальнага абсталявання (гл. Мал. J16).

Мал. J16 - Прыклад абароны буйнамаштабнай электраўстаноўкі

Прылада абароны ад перанапружання (SPD)

Прылады абароны ад перанапружання (SPD) выкарыстоўваюцца для сетак электразабеспячэння, тэлефонных сетак, а таксама для шын сувязі і аўтаматычнага кіравання.

Прылада абароны ад перанапружання (SPD) з'яўляецца кампанентам сістэмы абароны электраўстаноўкі.

Гэта прылада падключана паралельна да ланцуга харчавання нагрузак, якія яно павінна абараняць (гл. Рыс. J17). Ён таксама можа быць выкарыстаны на ўсіх узроўнях сеткі электразабеспячэння.

Гэта найбольш часта выкарыстоўваецца і найбольш эфектыўны тып абароны ад перанапружання.

Мал. J17 - Прынцып паралельнай сістэмы абароны

SPD, злучаны паралельна, мае высокі імпеданс. Пасля з'яўлення пераходнага перанапружання ў сістэме імпеданс прылады памяншаецца, таму імпульсны ток праходзіць праз SPD, абыходзячы адчувальнае абсталяванне.

Прынцып

SPD прызначаны для абмежавання пераходных перанапружанняў атмасфернага паходжання і перанакіравання бягучых хваль на зямлю з тым, каб абмежаваць амплітуду гэтага перанапружання да значэння, якое не з'яўляецца небяспечным для электраўстановак і электрашчытавых і размеркавальных прыбораў.

SPD ліквідуе перанапружання

• у агульным рэжыме, паміж фазай і нейтраллю альбо зямлёй;
• у дыферэнцыяльным рэжыме, паміж фазай і нейтраллю.

У выпадку перанапружання, якое перавышае працоўны парог, SPD

• праводзіць энергію на зямлю ў агульным рэжыме;
• размяркоўвае энергію на іншыя праводкі, якія знаходзяцца пад напругай, у дыферэнцыяльным рэжыме.

Тры тыпу SPD

Тып 1 SPD
SPD тыпу 1 рэкамендуецца ў канкрэтных выпадках будынкаў сферы паслуг і прамысловых будынкаў, абароненых сістэмай маланкааховы альбо сеткаватай клеткай.
Ён абараняе электраўстаноўкі ад прамых удараў маланкі. Ён можа разраджаць зваротны ток ад маланкі, якая распаўсюджваецца ад зазямляльніка да сеткавых праваднікаў.
SPD тыпу 1 характарызуецца хваляй току 10/350 мкс.

Тып 2 SPD
SPD тыпу 2 - асноўная сістэма абароны для ўсіх электраўстановак нізкага напружання. Усталёўваючыся ў кожным электрашчытавым, ён прадухіляе распаўсюджванне перанапружанняў у электрычных устаноўках і абараняе нагрузкі.
SPD тыпу 2 характарызуецца хваляй току 8/20 мкс.

Тып 3 SPD
Гэтыя SPD валодаюць нізкай разраднай здольнасцю. Таму яны павінны быць усталяваны ў якасці дадатку да SPD тыпу 2 і ў непасрэднай блізкасці ад адчувальных нагрузак.
SPD тыпу 3 характарызуецца спалучэннем хваляў напружання (1.2 / 50 мкс) і хваляў току (8/20 мкс).

Нарматыўнае вызначэнне СПД

Мал. J18 - стандартнае вызначэнне SPD

Заўвага 1: Існуюць T1 + T2 SPD (ці тып 1 + 2 SPD), якія спалучаюць у сабе абарону нагрузак ад прамых і непрамых удараў маланкі.

Заўвага 2: некаторыя T2 SPD таксама могуць быць аб'яўлены як T3

Характарыстыкі СПД

Міжнародны стандарт IEC 61643-11 Edition 1.0 (03/2011) вызначае характарыстыкі і выпрабаванні SPD, падлучаных да сістэм размеркавання нізкага напружання (гл. Мал. J19).

Зялёным колерам - гарантаваны працоўны дыяпазон SPD.
Мал. J19 - Характарыстыка часу / току SPD з варысторам

Агульныя характарыстыкі

• U_C: Максімальная бесперапынная працоўная напруга. Гэта напружанне пераменнага і пастаяннага току, вышэй за якое SPD становіцца актыўным. Гэта значэнне выбіраецца ў залежнасці ад намінальнага напружання і размяшчэння сістэмы зазямлення.
• U_P: Узровень абароны ад напружання (на I_n). Гэта максімальнае напружанне на клемах SPD, калі ён актыўны. Гэта напружанне дасягаецца, калі ток, які праходзіць у SPD, роўны In. Выбраны ўзровень абароны ад напружання павінен быць ніжэй вытрымкі перанапружання ад нагрузак. У выпадку ўдару маланкі напружанне на клемах SPD звычайна застаецца менш, чым U_P.
• У: Намінальны разрадны ток. Гэта пікавае значэнне току формы хвалі 8/20 мкс, якое SPD здольны разрадзіць мінімум у 19 разоў.

Чаму гэта важна?
In адпавядае намінальнаму разраднаму току, які SPD можа вытрымліваць як мінімум у 19 разоў: больш высокае значэнне In азначае больш працяглы тэрмін службы SPD, таму настойліва рэкамендуецца выбіраць больш высокія значэнні, чым мінімальная накладзеная велічыня 5 кА.

Тып 1 SPD

• I_{чарцяня}: Імпульсны ток. Гэта пікавае значэнне току формы хвалі 10/350 мкс, якое SPD здольна разраджаць разрад па меншай меры адзін раз.

Чаму я_{чарцяня} важна?
Стандарт IEC 62305 патрабуе максімальнага значэння імпульснага току 25 кА на полюс для трохфазнай сістэмы. Гэта азначае, што для сеткі 3P + N SPD павінен вытрымліваць агульны максімальны імпульсны ток 100 кА, які ідзе ад зямной сувязі.

• I_fi: Аўтагашэнне ў адпаведнасці з токам. Дастасавальна толькі да тэхналогіі іскры. Гэта сіла току (50 Гц), якую SPD здольны самастойна перапыніць пасля перабоя. Гэты ток заўсёды павінен быць большым за патэнцыяльны ток кароткага замыкання ў месцы ўстаноўкі.

Тып 2 SPD

• Imax: Максімальны разрадны ток. Гэта пікавае значэнне сілы току 8/20 мкс, якое SPD можа разрадзіць адзін раз.

Чаму Imax важны?
Калі параўноўваць 2 SPD з адным і тым жа In, але з рознымі Imax: SPD з больш высокім значэннем Imax мае больш высокі "запас трываласці" і можа супрацьстаяць больш высокаму імпульснаму току без пашкоджанняў.

Тып 3 SPD

• U_OC: Напружанне размыкання, якое ўжываецца падчас выпрабаванняў класа III (тып 3).

Асноўныя вобласці ўжывання

• Нізкавольтная SPD. Гэтым тэрмінам абазначаюцца вельмі розныя прылады, як з тэхналагічнага пункту гледжання, так і з пункту гледжання выкарыстання. Нізкавольтныя SPD з'яўляюцца модульнымі і лёгка ўсталёўваюцца ў размеркавальныя шчыты НН. Ёсць таксама SPD, якія адаптуюцца да разетак харчавання, але гэтыя прылады валодаюць нізкай разраднай здольнасцю.

• SPD для сетак сувязі. Гэтыя прылады абараняюць тэлефонныя сеткі, камутаваныя сеткі і сеткі аўтаматычнага кіравання (шына) ад перанапружанняў, якія паступаюць звонку (маланка), і тых, што знаходзяцца ўнутры сеткі электразабеспячэння (забруджвальнае абсталяванне, праца размеркавальных прылад і г.д.). Такія SPD таксама ўсталёўваюцца ў раздымы RJ11, RJ45, ... альбо ўбудоўваюцца ў нагрузкі.

нататкі

1. Паслядоўнасць выпрабаванняў у адпаведнасці са стандартам IEC 61643-11 для SPD на аснове MOV (варыстор). Усяго 19 імпульсаў на I_n:

• Адзін станоўчы імпульс
• Адзін адмоўны імпульс
• 15 імпульсаў, сінхранізаваных пры кожных 30 ° на напрузе 50 Гц
• Адзін станоўчы імпульс
• Адзін адмоўны імпульс

2. для SPD тыпу 1 пасля 15 імпульсаў на I_n (гл. папярэднюю заўвагу):

• Адзін імпульс пры 0.1 х I_{чарцяня}
• Адзін імпульс пры 0.25 х I_{чарцяня}
• Адзін імпульс пры 0.5 х I_{чарцяня}
• Адзін імпульс пры 0.75 х I_{чарцяня}
• Адзін імпульс у I_{чарцяня}

Праектаванне сістэмы абароны электраўстаноўкі
Правілы праектавання сістэмы абароны электраўстаноўкі

Каб абараніць электрычную ўстаноўку ў будынку, для выбару дзейнічаюць простыя правілы

• SPD (s);
• яго сістэма абароны.

Для сістэмы размеркавання магутнасці асноўнымі характарыстыкамі, якія выкарыстоўваюцца для вызначэння сістэмы маланкааховы і выбару SPD для абароны электраўстаноўкі ў будынку, з'яўляюцца:

• СПД
• колькасць SPD
• тып
• узровень уздзеяння для вызначэння максімальнага току разраду SPD Imax.
• Прылада абароны ад кароткага замыкання
• максімальны разрадны ток Imax;
• ток кароткага замыкання Isc у месцы ўстаноўкі.

Лагічная схема на малюнку J20 ніжэй ілюструе гэтае правіла праектавання.

Мал. J20 - Лагічная схема выбару сістэмы абароны

Іншыя характарыстыкі для выбару SPD загадзя вызначаны для электраўстаноўкі.

• колькасць полюсаў у SPD;
• узровень абароны ад напружання U_P;
• U_C: Максімальная бесперапынная працоўная напруга.

У гэтым падраздзеле Дызайн сістэмы абароны электрычнай устаноўкі больш падрабязна апісаны крытэрыі выбару сістэмы абароны ў адпаведнасці з характарыстыкамі ўстаноўкі, ахоўным абсталяваннем і навакольным асяроддзем.

Элементы сістэмы абароны

SPD заўсёды трэба ўсталёўваць у месцах пачатку электрычнай устаноўкі.

Размяшчэнне і тып SPD

Тып SPD, які трэба ўсталяваць у паходжанні ўстаноўкі, залежыць ад наяўнасці сістэмы маланкааховы. Калі будынак абсталяваны сістэмай маланкааховы (у адпаведнасці з IEC 62305), варта ўсталяваць SPD тыпу 1.

Для SPD, усталяванага на ўваходным канцы ўстаноўкі, стандарты ўстаноўкі IEC 60364 устанаўліваюць мінімальныя значэнні для наступных 2 характарыстык:

• Намінальны разрадны ток I_n = 5 кА (8/20) мкс;
• Узровень абароны ад напружання U_P(у I_n) <2.5 кВ.

Колькасць дадатковых SPD, якія трэба ўсталяваць, вызначаецца:

• памер сайта і складанасць усталёўкі злучальных правадоў. На вялікіх сайтах вельмі важна ўсталяваць SPD на ўваходным канцы кожнага корпуса.
• адлегласць, якая падзяляе адчувальныя нагрузкі, якія трэба абараніць ад уваходнага канцавога прылады. Калі нагрузкі знаходзяцца на адлегласці больш за 10 метраў ад прылады абароны ўваходнага канца, неабходна прадугледзець дадатковую тонкую абарону як мага бліжэй да адчувальных нагрузак. З'явы адлюстравання хвалі павялічваюцца з 10 метраў. Глядзіце распаўсюджванне хвалі маланкі
• рызыка ўздзеяння. У выпадку вельмі адкрытай пляцоўкі ўваходны канец SPD не можа забяспечыць як вялікі паток маланкі, так і дастаткова нізкі ўзровень абароны ад напружання. У прыватнасці, SPD тыпу 1 звычайна суправаджаецца SPD тыпу 2.

У табліцы на малюнку J21 ніжэй паказана колькасць і тып SPD, якія трэба стварыць на аснове двух фактараў, вызначаных вышэй.

Мал. J21 - 4 выпадкі рэалізацыі SPD

Абарона размеркаваных узроўняў

Некалькі ўзроўняў абароны SPD дазваляюць размеркаваць энергію паміж некалькімі SPD, як паказана на малюнку J22, у якім прадугледжаны тры тыпы SPD:

• Тып 1: калі будынак абсталявана сістэмай маланкааховы і размешчана на ўваходным канцы ўстаноўкі, яно паглынае вельмі вялікую колькасць энергіі;
• Тып 2: паглынае рэшткі перанапружання;
• Тып 3: забяспечвае "тонкую" абарону пры неабходнасці для самага адчувальнага абсталявання, размешчанага вельмі блізка да нагрузак.

Заўвага: SPD тыпу 1 і 2 можна аб'яднаць у адзін SPD
Мал. J22 - Архітэктура тонкай абароны

Агульныя характарыстыкі SPD у адпаведнасці з характарыстыкамі ўстаноўкі
Максімальная бесперапынная працоўная напружанне Uc

У залежнасці ад размяшчэння сістэмы зазямлення максімальная бесперапынная працоўная напружанне U_C SPD павінна быць роўным або большым, чым значэнні, паказаныя ў табліцы на малюнку J23.

Мал. J23 - Умоўнае мінімальнае значэнне U_C для SPD у залежнасці ад размяшчэння зазямлення сістэмы (на аснове табліцы 534.2 стандарту IEC 60364-5-53)

Не прымяняецца: не прымяняецца
U: напружанне паміж лініямі нізкавольтнай сістэмы
а. гэтыя велічыні звязаны з найгоршымі ўмовамі няспраўнасці, таму допуск 10% не ўлічваецца.

Найбольш распаўсюджаныя значэнні UC выбіраюцца ў адпаведнасці з размяшчэннем сістэмы зазямлення.
TT, TN: 260, 320, 340, 350 У
ІТ: 440, 460 В.

Узровень абароны ад напружання U_P (у I_n)

Стандарт IEC 60364-4-44 дапамагае ў выбары ўзроўню абароны для SPD у залежнасці ад нагрузак, якія трэба абараніць. Табліца на малюнку J24 паказвае здольнасць вытрымкі імпульсаў кожнага віду абсталявання.

Мал. J24 - Неабходнае намінальнае імпульснае напружанне абсталявання Uw (табліца 443.2 IEC 60364-4-44)

а. Згодна з IEC 60038: 2009.
б. Гэта намінальнае імпульснае напружанне прыкладаецца паміж праводкамі пад напругай і PE.
c. У Канадзе і ЗША пры напружанні на зямлі вышэйшым за 300 В прымяняецца намінальнае імпульснае напружанне, якое адпавядае наступнай самай высокай напрузе ў гэтай калонцы.
d. Для працы ІТ-сістэм пры напружанні 220-240 У павінен выкарыстоўвацца шэраг 230/400 з-за напружання на зямлі пры замыканні на зямлю на адной лініі.

Мал. J25 - Катэгорыя перанапружання абсталявання

	Абсталяванне катэгорыі перанапружання Прыдатна толькі для нерухомай устаноўкі будынкаў, дзе ахоўныя сродкі прымяняюцца па-за абсталявання - для абмежавання пераходных перанапружанняў да зададзенага ўзроўню. Прыкладамі такога абсталявання з'яўляюцца тыя, якія ўтрымліваюць электронныя схемы, такія як кампутары, прыборы з электроннымі праграмамі і г.д.
	Абсталяванне катэгорыі перанапружання II падыходзіць для падлучэння да стацыянарнай электраўстаноўкі, забяспечваючы нармальную ступень даступнасці, якая звычайна патрабуецца для бягучага абсталявання. Прыкладамі такога абсталявання з'яўляюцца бытавыя прыборы і падобныя нагрузкі.
	Абсталяванне III катэгорыі перанапружання прызначана для выкарыстання ў стацыянарнай устаноўцы, якая знаходзіцца ніжэй па плыні, уключаючы асноўную размеркавальную плату, забяспечваючы высокую ступень даступнасці. Прыкладамі такога абсталявання з'яўляюцца размеркавальныя шчыты, выключальнікі, праводка, уключаючы кабелі, шыны, размеркавальныя скрынкі, выключальнікі, разеткі) у стацыянарнай устаноўцы, і абсталяванне для прамысловага выкарыстання, і іншае абсталяванне, напрыклад, стацыянарныя рухавікі з пастаяннае падключэнне да стацыянарнай ўстаноўкі
	Абсталяванне катэгорыі перанапружання IV падыходзіць для выкарыстання ў самым пачатку ўстаноўкі альбо ў непасрэднай блізкасці ад яе, напрыклад, перад галоўнай размеркавальнай таблой. Прыкладамі такога абсталявання з'яўляюцца лічыльнікі электрычнасці, асноўныя прылады абароны ад перагрузкі па току і блокі кіравання пульсацыямі.

"Усталяваны" U_P прадукцыйнасць варта параўноўваць з імпульснай здольнасцю вытрымліваць нагрузкі.

SPD мае ўзровень абароны ад напружання U_P гэта ўласціва, гэта значыць вызначаецца і выпрабоўваецца незалежна ад яго ўстаноўкі. На практыцы для выбару U_P прадукцыйнасці SPD, трэба прымаць запас трываласці, каб улічыць перанапружання, уласцівыя ўстаноўцы SPD (гл. малюнак J26 і Падключэнне прылады абароны ад перанапружання).

Мал. J26 - Усталяваны U_P

«Усталяваны» узровень абароны ад напружання U_P Звычайна прынята для абароны адчувальнага абсталявання ў электрычных устаноўках 230/400 В складае 2.5 кВ (катэгорыя перанапружання II, гл. рыс. J27).

нататка:
Калі ўстаноўлены ўзровень абароны ад напружання не можа быць дасягнуты за кошт уваходнага SPD або калі адчувальныя элементы абсталявання аддалены (гл. Элементы сістэмы абароны # Размяшчэнне і тып SPD Размяшчэнне і тып SPD, для дасягнення неабходны ўзровень абароны.

Колькасць слупоў

• У залежнасці ад размяшчэння зазямлення сістэмы неабходна прадугледзець архітэктуру SPD, якая забяспечвае абарону ў звычайным рэжыме (CM) і дыферэнцыяльным рэжыме (DM).

Мал. J27 - Патрабаванні да абароны ў адпаведнасці з размяшчэннем сістэмы зазямлення

а. Абарона паміж фазай і нейтраллю можа быць убудавана ў SPD, размешчаную ў пачатку ўстаноўкі, альбо выдалена побач з ахоўным абсталяваннем
б. Калі нейтральны размеркаваны

нататка:

Рэжым перанапружання
Асноўнай формай абароны з'яўляецца ўстаноўка SPD у агульным рэжыме паміж фазамі і праводкай PE (або PEN), незалежна ад тыпу выкарыстоўванага зазямлення сістэмы.

Перанапружанне ў дыферэнцыяльным рэжыме
У сістэмах TT і TN-S зазямленне нейтралі прыводзіць да асіметрыі з-за земляных імпедансаў, што прыводзіць да з'яўлення напружання ў дыферэнцыяльным рэжыме, нягледзячы на ​​тое, што перанапружанне, выкліканае ўдарам маланкі, з'яўляецца звычайным.

SPD 2P, 3P і 4P
(гл. мал. J28)
Яны адаптаваны да ІТ, TN-C, TN-CS сістэм.
Яны забяспечваюць абарону толькі ад звычайных перанапружанняў

Мал. J28 - SPD 1P, 2P, 3P, 4P

1P + N, 3P + N SPD
(гл. мал. J29)
Яны адаптаваны да сістэм TT і TN-S.
Яны забяспечваюць абарону ад звычайнага і дыферэнцыяльнага перанапружанняў

Мал. J29 - 1P + N, 3P + N SPD

Выбар SPD тыпу 1
Імпульсны ток Iimp

• Там, дзе няма нацыянальных правілаў альбо канкрэтных правілаў тыпу будынка, які трэба абараніць: імпульсны ток Iimp павінен складаць не менш за 12.5 кА (хваля 10/350 мкс) на галіну ў адпаведнасці з IEC 60364-5-534.
• Там, дзе існуюць правілы: стандарт IEC 62305-2 вызначае 4 ўзроўні: I, II, III і IV

У табліцы на малюнку J31 паказаны розныя ўзроўні I_{чарцяня} у нарматыўнай справе.

Мал. J30 - Асноўны прыклад збалансаванага I_{чарцяня} размеркаванне току ў 3-фазнай сістэме

Мал. J31 - Табліца I_{чарцяня} значэнні ў адпаведнасці з узроўнем абароны ад напружання ў будынку (на аснове IEC / EN 62305-2)

Аўтагашэнне ў адпаведнасці з бягучым I_fi

Гэтая характарыстыка дастасавальная толькі да SPD з тэхналогіяй іскровых зазораў. Аўтатушэнне ідзе па току I_fi заўсёды павінен быць большым за патэнцыяльны ток кароткага замыкання I_sc у месцы ўстаноўкі.

Выбар SPD тыпу 2
Максімальны разрадны ток Imax

Максімальны разрадны ток Imax вызначаецца ў адпаведнасці з меркаваным узроўнем уздзеяння адносна месцазнаходжання будынка.
Велічыня максімальнага разраднага току (Imax) вызначаецца пры аналізе рызыкі (гл. Табліцу на малюнку J32).

Мал. J32 - Рэкамендуемы максімальны разрадны ток Imax у залежнасці ад узроўню ўздзеяння

Выбар вонкавага прылады абароны ад кароткага замыкання (SCPD)

Прылады абароны (цеплавое і кароткае замыканне) павінны ўзгадняцца з SPD для забеспячэння надзейнай працы, г.зн.
забяспечыць бесперапыннасць абслугоўвання:

• вытрымліваюць хвалі току маланкі
• не ствараюць празмернага рэшткавага напружання.

забяспечыць эфектыўную абарону ад усіх тыпаў перагрузкі па току:

• перагрузка пасля цеплавога ўцёку варыстора;
• кароткае замыканне малой інтэнсіўнасці (імпеданс);
• кароткае замыканне высокай інтэнсіўнасці.

Рызык, якіх варта пазбягаць у канцы жыцця SPD
З-за старэння

У выпадку натуральнага канца жыцця з-за старэння абарона мае тэрмічны тып. SPD з варысторамі павінен мець унутраны разъединитель, які адключае SPD.
Заўвага: Заканчэнне тэрміну эксплуатацыі ў выніку цеплавога ўцякання не датычыцца СПД з газаразраднай трубкай або інкапсуляваным іскровым зазор.

З-за няспраўнасці

Прычынамі заканчэння тэрміну службы з-за няспраўнасці кароткага замыкання з'яўляюцца:

• Перавышана максімальная разрадная здольнасць. Гэтая няспраўнасць прыводзіць да моцнага кароткага замыкання.
• Няспраўнасць з-за сістэмы размеркавання (пераключэнне нейтралі / фазы, нейтральнае адключэнне).
• Паступовае пагаршэнне стану варыстора.
  Дзве апошнія няспраўнасці прыводзяць да імпеданту кароткага замыкання.
  Ўстаноўка павінна быць абаронена ад пашкоджанняў, якія ўзнікаюць у выніку гэтых відаў няспраўнасцей: унутраны (цеплавы) разъединитель, вызначаны вышэй, не паспявае прагрэцца, а значыць, спрацаваць.
  Павінна быць усталявана спецыяльная прылада, якая называецца "знешняя прылада абароны ад кароткага замыкання (знешняя SCPD)", здольная ліквідаваць кароткае замыканне. Ён можа быць рэалізаваны выключальнікам або засцерагальнікам.

Характарыстыкі знешняй SCPD

Знешнюю SCPD трэба ўзгадняць з SPD. Ён прызначаны для задавальнення наступных двух абмежаванняў:

Вытрымлівае маланкавы ток

Вытрымка маланкі з'яўляецца важнай характарыстыкай знешняга прылады абароны ад кароткага замыкання SPD.
Знешняя SCPD не павінна спрацаваць з 15 паслядоўных імпульсных токаў пры In.

Вытрымліваць ток кароткага замыкання

• Разрыўная здольнасць вызначаецца правіламі ўстаноўкі (стандарт IEC 60364):
  Знешняя SCPD павінна мець разрыўную здольнасць, роўную або большую за патэнцыяльны ток кароткага замыкання Isc у месцы ўстаноўкі (у адпаведнасці са стандартам IEC 60364).
• Абарона ўстаноўкі ад кароткіх замыканняў
  У прыватнасці, кароткае замыканне імпеданту рассейвае шмат энергіі і павінна быць ліквідавана вельмі хутка, каб прадухіліць пашкоджанне ўстаноўкі і SPD.
  Правільную сувязь паміж SPD і знешнім SCPD павінен забяспечваць вытворца.

Рэжым усталёўкі знешняга SCPD
Прылада "паслядоўна"

SCPD апісваецца як "паслядоўна" (гл. Мал. J33), калі абарона выконваецца агульным ахоўным прыладай ахоўнай сеткі (напрыклад, выключальнік злучэння перад устаноўкай).

Мал. J33 - SCPD "паслядоўна"

Прылада "паралельна"

SCPD апісваецца як "паралельны" (гл. Мал. J34), калі абарона выконваецца спецыяльна прыладай абароны, звязанай з SPD.

• Знешні SCPD называецца «адключальным выключальнікам», калі функцыю выконвае выключальнік.
• Выключальнік, які адключаецца, можа быць убудаваны ў SPD, а можа і не.

Мал. J34 - SCPD "паралельна"

нататка:
У выпадку SPD з газаразраднай трубкай або інкапсуляваным іскровым зазор SCPD дазваляе скараціць ток адразу пасля выкарыстання.

Гарантыя абароны

Знешняя SCPD павінна ўзгадняцца з SPD і выпрабоўвацца і гарантавацца вытворцам SPD у адпаведнасці з рэкамендацыямі стандарту IEC 61643-11. Ён таксама павінен быць усталяваны ў адпаведнасці з рэкамендацыямі вытворцы. У якасці прыкладу гл. Каардынацыйныя табліцы Electric SCPD + SPD.

Калі гэта прылада інтэгравана, адпаведнасць стандарту прадукцыі IEC 61643-11, натуральна, забяспечвае абарону.

Мал. J35 - SPD з знешнім SCPD, неінтэграваны (iC60N + iPRD 40r) і інтэграваны (iQuick PRD 40r)

Рэзюмэ знешніх характарыстык SCPD

Падрабязны аналіз характарыстык прыведзены ў раздзеле Падрабязныя характарыстыкі знешняй SCPD.
У табліцы на малюнку J36 на прыкладзе прыведзены звод характарыстык у залежнасці ад розных тыпаў знешніх SCPD.

Мал. J36 - Характарыстыкі абароны ад заканчэння тэрміну службы SPD тыпу 2 у адпаведнасці са знешнімі SCPD

Рэжым усталёўкі знешняга SCPD	У серыі	Паралельна
		Звязана з абаронай засцерагальніка	Абарона выключальніка звязана з абаронай	Убудаваная абарона аўтаматычнага выключальніка
Абарона абсталявання ад перанапружанняў	=	=	=	=
	SPDs абараняюць абсталяванне здавальняюча незалежна ад выгляду звязаных з імі знешніх SCPD
Абарона ўстаноўкі па заканчэнні тэрміну эксплуатацыі	-	=	+	+ +
	Гарантыя абароны немагчымая	Гарантыя вытворцы		Поўная гарантыя
		Абарона ад кароткага замыкання імпедансу не забяспечана	Абарона ад кароткіх замыканняў выдатна забяспечана
Бесперапыннасць службы ў канцы жыцця	- -	+	+	+
	Поўная ўстаноўка зачынена	Адключаецца толькі схема SPD
Тэхнічнае абслугоўванне ў канцы жыцця	- -	=	+	+
	Патрабуецца адключэнне ўстаноўкі	Змена засцерагальнікаў	Неадкладнае скід

Табліца ўзгаднення SPD і ахоўнага прыбора

У табліцы на малюнку J37 ніжэй паказана каардынацыя адключальных выключальнікаў (знешні SCPD) для SPD тыпу 1 і 2 маркі XXX Electric для ўсіх узроўняў токаў кароткага замыкання.

Каардынацыя паміж SPD і яго адключальнымі выключальнікамі, паказаная і гарантаваная Electric, забяспечвае надзейную абарону (вытрымка хвалі маланкі, узмоцненая абарона імпедансных токаў кароткага замыкання і г.д.)

Мал. J37 - Прыклад каардынацыйнай табліцы паміж SPD і іх адключальнымі выключальнікамі. Заўсёды звяртайцеся да апошніх табліц, якія прадастаўляюцца вытворцамі.

Каардынацыя дзеянняў з ахоўнымі прыладамі

Каардынацыя з прыладамі абароны ад перагрузкі па току
У электраўстаноўцы знешні SCPD - гэта апарат, ідэнтычны ахоўнаму апарату: гэта дазваляе ўжываць метады выбарачнасці і каскадных метадаў для тэхнічнай і эканамічнай аптымізацыі плана абароны.

Каардынацыя з прыладамі рэшткавага току
Калі SPD усталёўваецца пасля прылады абароны ад уцечкі зямлі, апошняе павінна быць "si" альбо селектыўнага тыпу з устойлівасцю да імпульсных токаў не менш за 3 кА (хваля току 8/20 мкс).

Ўстаноўка прылады абароны ад перанапружання
Падключэнне прылады абароны ад перанапружання

Злучэння SPD з нагрузкамі павінны быць як мага карацей, каб паменшыць значэнне ўзроўню абароны ад напружання (усталяванага ўверх) на клемах абароненага абсталявання.

Агульная даўжыня злучэнняў SPD з сеткай і клеммным блокам не павінна перавышаць 50 см.

Адной з істотных характарыстык абароны абсталявання з'яўляецца максімальны ўзровень абароны ад напружання (усталяваны ўверх), які абсталяванне можа вытрымліваць на сваіх клемах. Адпаведна, варта выбіраць SPD з узроўнем абароны ад напружання Up, прыстасаваным да абароны абсталявання (гл. Мал. J38). Агульная даўжыня злучальных правадыроў складае

L = L1 + L2 + L3.

Для высокачашчынных токаў імпеданс на адзінку даўжыні гэтага злучэння складае прыблізна 1 мкГн / м.

Такім чынам, ужываючы закон Ленца да гэтай сувязі: ΔU = L di / dt

Нармалізаваная хваля току 8/20 мкс з амплітудай току 8 кА, адпаведна, стварае павышэнне напружання на 1000 В на метр кабеля.

ΔU = 1 х 10-6 х 8 х 103/8 х 10-6 = 1000 У

Мал. J38 - Злучэння SPD L <50 см

У выніку напружанне на клемах абсталявання, абсталяванне U, складае:
Абсталяванне U = Up + U1 + U2
Калі L1 + L2 + L3 = 50 см, а хваля складае 8/20 мкс з амплітудай 8 кА, напружанне на клемах абсталявання будзе вышэй + 500 В.

Злучэнне ў пластыкавым корпусе

На малюнку J39 ніжэй паказана, як падключыць SPD у пластыкавым корпусе.

Мал. J39 - Прыклад злучэння ў пластыкавым корпусе

Злучэнне ў металічным корпусе

У выпадку размеркавальнага прылады ў металічным корпусе можа быць разумным падключыць SPD непасрэдна да металічнага корпуса, прычым корпус выкарыстоўваецца ў якасці ахоўнага правадыра (гл. Мал. J40).
Гэтая схема адпавядае стандарту IEC 61439-2, і вытворца зборкі павінен пераканацца, што характарыстыкі корпуса робяць гэта магчымым.

Мал. J40 - Прыклад злучэння ў металічным корпусе

Перасек правадыра

Рэкамендуемае мінімальнае перасек правадыра ўлічвае:

• Звычайная паслуга, якую трэба прадаставіць: паток хвалі маланкі пры максімальным падзенні напружання (правіла 50 см).
  Заўвага: У адрозненне ад прыкладанняў з частатой 50 Гц, калі з'ява маланкі з'яўляецца высокачашчыннай, павелічэнне перасеку правадыра не моцна памяншае яго высокачашчынны імпеданс.
• Вытрымка правадоў да токаў кароткага замыкання: Правадыр павінен супрацьстаяць току кароткага замыкання падчас максімальнага часу адключэння сістэмы абароны.
  IEC 60364 рэкамендуе на ўваходным канцы ўстаноўкі мінімальны перасек:
• 4 мм2 (Cu) для падлучэння SPD тыпу 2;
• 16 мм2 (Cu) для падлучэння SPD тыпу 1 (наяўнасць сістэмы маланкааховы).

Прыклады добрых і дрэнных установак SPD

Мал. J41 - Прыклады добрых і дрэнных установак SPD

Праектаванне ўстаноўкі абсталявання павінна выконвацца ў адпаведнасці з правіламі ўстаноўкі: даўжыня кабеляў павінна быць менш за 50 см.

Правілы падключэння кабеляў прылады абароны ад перанапружання
Правіла 1

Першае правіла, якое трэба выконваць, - гэта тое, што даўжыня злучэнняў SPD паміж сеткай (праз знешні SCPD) і зазямляльнай клемай не павінна перавышаць 50 см.
На малюнку J42 паказаны дзве магчымасці падлучэння SPD.
Мал. J42 - SPD з асобным або інтэграваным знешнім SCPD

Правіла 2

Праваднікі абароненых выходных фідэраў:

• павінны быць падлучаны да тэрміналаў знешняга SCPD або SPD;
• павінны быць аддзелены фізічна ад забруджаных уваходных правадоў.

Яны размешчаны справа ад тэрміналаў SPD і SCPD (гл. Малюнак J43).

Мал. J43 - Злучэння абароненых выходных фідэраў знаходзяцца справа ад клем SPD

Правіла 3

Уваходныя фазавы, нейтральны і ахоўны (PE) праваднікі павінны праходзіць адзін побач з адным, каб паменшыць паверхню завесы (гл. Мал. J44).

Правіла 4

Уваходныя праваднікі SPD павінны быць аддалены ад абароненых выходных правадыроў, каб пазбегнуць іх забруджвання муфтай (гл. Мал. J44).

Правіла 5

Кабелі павінны быць прыціснутыя да металічных частак корпуса (калі такія маюцца), каб мінімізаваць паверхню рамы рамы і, такім чынам, атрымаць эфект экранавання ад уздзеянняў ЭМ.

Ва ўсіх выпадках неабходна праверыць, каб рамы размеркавальнага шчыта і корпуса зазямляліся вельмі кароткімі злучэннямі.

Нарэшце, калі выкарыстоўваюцца экранаваныя кабелі, варта пазбягаць вялікай даўжыні, бо яны зніжаюць эфектыўнасць экранавання (гл. Мал. J44).

Мал. J44 - Прыклад паляпшэння ЭМС за кошт памяншэння паверхняў завес і агульнага імпедансу ў электрычным корпусе

Прыклады абароны ад перанапружанняў

Прыклад прымянення SPD у супермаркеце

Мал. J46 - Тэлекамунікацыйная сетка

Рашэнні і прынцыповая схема

• Кіраўніцтва па выбары разраджальніка перанапружання дазволіла дакладна вызначыць значэнне разраджальніка перанапружання на ўваходным канцы ўстаноўкі і адпаведнага выключальніка.
• Як адчувальныя прылады (U_{чарцяня} <1.5 кВ) размешчаны на адлегласці больш за 10 м ад уваходнага ахоўнага прылады, тонкаахоўныя адводнікі павінны быць усталяваны як мага бліжэй да нагрузак.
• Для забеспячэння лепшай бесперапыннасці абслугоўвання ў халодных памяшканнях: будуць выкарыстаны выключальнікі рэшткавага току тыпу "si", каб пазбегнуць перашкод, выкліканых уздымам зямнога патэнцыялу пры праходжанні хвалі маланкі.
• Для абароны ад атмасферных перанапружанняў: 1, усталюйце разраднік перанапружання ў галоўным размеркавальным шчыце. 2, усталюйце ў кожным размеркавальным шчыце (1 і 2) точную абарону ад перанапружання, якая забяспечвае адчувальныя прылады, размешчаныя на адлегласці больш за 10 м ад уваходнага разрадніка. 3, усталюйце ў сетцы тэлекамунікацый разраднік для абароны ад прылад, напрыклад, пажарнай сігналізацыі, мадэмаў, тэлефонаў, факсаў.

Рэкамендацыі па пракладцы кабеляў

• Забяспечце эквіпатэнцыяльнасць зазямлення канцоў будынка.
• Паменшыце плошчу кабельнага блока харчавання.

Рэкамендацыі па ўсталёўцы

• Усталюйце абмежавальнік перанапружання, I_макс = 40 кА (8/20 мкс), і выключальнік iC60, разлічаны на 40 А.
• Усталюйце аддзяляльнікі перанапружання з тонкай абаронай, I_макс = 8 кА (8/20 мкс) і адпаведныя выключальнікі iC60, разлічаныя на 10 А

Мал. J46 - Тэлекамунікацыйная сетка

SPD для фотаэлектрычных прыкладанняў

Перанапружанне можа адбывацца ў электраўстаноўках па розных прычынах. Гэта можа быць выклікана:

• Размеркавальная сетка ў выніку маланкі альбо любой праведзенай працы.
• Удар маланкі (паблізу альбо па будынках і фотаэлектрычных устаноўках, альбо па маланкаадводах)
• Адхіленні электрычнага поля ад маланкі.

Як і ўсе вонкавыя канструкцыі, фотаэлектрычныя ўстаноўкі схільныя рызыцы маланкі, якая вар'іруецца ў розных рэгіёнах. Павінны быць устаноўлены прафілактычныя сістэмы і прыстасаванні.

Абарона эквіпатэнцыяльным злучэннем

Першае засцерагальнае сродак, якое ўводзіцца ў дзеянне, - гэта асяроддзе (праваднік), якое забяспечвае злучэнне эквіпатэнцыялаў паміж усімі токаправоднымі часткамі PV-ўстаноўкі.

Мэта складаецца ў тым, каб злучыць усе заземленыя праваднікі і металічныя дэталі і такім чынам стварыць аднолькавы патэнцыял ва ўсіх кропках устаноўленай сістэмы.

Абарона прыладамі абароны ад перанапружання (SPD)

SPD асабліва важныя для абароны адчувальнага электраабсталявання, такога як інвертар пераменнага / пастаяннага току, кантрольных прыбораў і PV-модуляў, а таксама іншага адчувальнага абсталявання, якое сілкуецца ад электрычнай размеркавальнай сеткі 230 В пераменнага току. Наступны метад ацэнкі рызыкі заснаваны на ацэнцы крытычнай даўжыні Lcrit і яе параўнанні з L сукупнай даўжыні ліній пастаяннага току.
Абарона ад SPD патрабуецца, калі L ≥ Lcrit.
Lcrit залежыць ад тыпу PV-ўстаноўкі і разлічваецца ў адпаведнасці з наступнай табліцай (мал. J47):

Мал. J47 - выбар SPD пастаяннага току

L - сума:

• сума адлегласцей паміж інвертарам (-амі) і размеркавальнай скрынкай (-амі), прымаючы пад увагу, што даўжыні кабеля, размешчанага ў адным канале, падлічваюцца толькі адзін раз, і
• сума адлегласцей паміж размеркавальнай скрынкай і кропкамі злучэння фотаэлектрычных модуляў, якія ўтвараюць струну, з улікам таго, што даўжыні кабеля, размешчанага ў адным канале, падлічваюцца толькі адзін раз.

Нг - шчыльнасць маланкі дугі (колькасць удараў / км2 / год).

Мал. J48 - Выбар SPD

Ахова SPD
размяшчэнне	PV модулі альбо масіўныя скрынкі		З боку інвертара пастаяннага току	Інвертар пераменнага току		асноўная плата
	LDC			LAC		маланкаадводаў
Крытэрыі	<10 м	> 10 м		<10 м	> 10 м	ды	няма
Тып SPD	Няма патрэбы	"SPD 1" Тып 2 [a]	"SPD 2" Тып 2 [a]	Няма патрэбы	"SPD 3" Тып 2 [a]	"SPD 4" Тып 1 [a]	"SPD 4" Увядзіце 2, калі Ng> 2.5 і паветраная лінія

[а]. 1 2 3 4 Адлегласць ад тыпу 1 у адпаведнасці з EN 62305 не выконваецца.

Ўстаноўка SPD

Колькасць і размяшчэнне SPD на баку пастаяннага току залежыць ад даўжыні кабеляў паміж сонечнымі панэлямі і інвертарам. SPD варта ўсталёўваць паблізу інвертара, калі даўжыня менш за 10 метраў. Калі ён перавышае 10 метраў, неабходны другі SPD, які павінен знаходзіцца ў скрынцы побач з сонечнай батарэяй, першая знаходзіцца ў зоне інвертара.

Каб быць эфектыўнымі, злучальныя кабелі SPD да сеткі L + / L- і паміж клемай зазямлення SPD і шынай зазямлення павінны быць як мага карацей - менш за 2.5 метра (d1 + d2 <50 см).

Бяспечнае і надзейнае выпрацоўка фотаэлектрычнай энергіі

У залежнасці ад адлегласці паміж часткай "генератара" і часткай "пераўтварэнні" можа спатрэбіцца ўсталяваць два і больш разраднікі, каб забяспечыць абарону кожнай з дзвюх частак.

Мал. J49 - месцазнаходжанне SPD

Тэхнічныя дадаткі для абароны ад перанапружанняў

Стандарты маланкааховы

Стандартныя часткі 62305 - 1 IEC 4 (часткі 62305 - 1 NF EN 4) рэарганізуе і абнаўляе стандартныя публікацыі IEC 61024 (серыя), IEC 61312 (серыя) і IEC 61663 (серыя) па сістэмах маланкааховы.

Частка 1 - Агульныя прынцыпы

У гэтай частцы прадстаўлена агульная інфармацыя пра маланку і яе характарыстыкі, а таксама агульныя дадзеныя, а таксама прадстаўлены іншыя дакументы.

Частка 2 - Кіраванне рызыкамі

У гэтай частцы прадстаўлены аналіз, які дазваляе вылічыць рызыку для канструкцыі і вызначыць розныя сцэнарыі абароны, каб дазволіць тэхнічную і эканамічную аптымізацыю.

Частка 3 - Фізічнае пашкоджанне канструкцый і небяспека для жыцця

У гэтай частцы апісваецца абарона ад прамых удараў маланкі, уключаючы сістэму маланкааховы, праваднік, зямлю, эквіпатэнцыяльнасць і, такім чынам, SPD з эквіпатэнцыяльнай сувяззю (SPD тыпу 1).

Частка 4 - Электрычныя і электронныя сістэмы ў канструкцыях

У гэтай частцы апісана абарона ад уздзеяння маланкі, уключаючы сістэму абароны ад SPD (тыпы 2 і 3), экранаванне кабеля, правілы ўстаноўкі SPD і г.д.

Гэты шэраг стандартаў дапоўнены:

• серыя стандартаў IEC 61643 для вызначэння прадуктаў абароны ад перанапружанняў (гл. Кампаненты SPD);
• стандарты стандарту IEC 60364-4 і -5 для прымянення вырабаў у электраўстаноўках НН (гл. Індыкацыю SPD па заканчэнні тэрміну эксплуатацыі).

Кампаненты SPD

СДПГ у асноўным складаецца з (гл. Мал. J50):

1. адзін або некалькі нелінейных кампанентаў: напружаная частка (варыстар, газаразрадная трубка [GDT] і г.д.);
2. цеплаахоўнае прылада (унутраны раз'яднальнік), якое абараняе яго ад цеплавога ўцёку па заканчэнні тэрміну службы (SPD з варысторам);
3. паказчык, які паказвае на канец жыцця SPD; Некаторыя SPD дазваляюць выдалена паведамляць пра гэта.
4. знешні SCPD, які забяспечвае абарону ад кароткіх замыканняў (гэта прылада можа быць інтэгравана ў SPD).

Мал. J50 - Дыяграма SPD

Тэхналогія жывой часткі

Для рэалізацыі жывой часткі даступна некалькі тэхналогій. У кожнага з іх ёсць перавагі і недахопы:

• Стабилитроны;
• Газаразрадная трубка (кіраваная альбо некіраваная);
• Варыстар (варыстар аксід цынку [ZOV]).

У табліцы ніжэй прыведзены характарыстыкі і механізмы 3 часта выкарыстоўваюцца тэхналогій.

Мал. J51 - Зводная табліца прадукцыйнасці

Кампанент	Газаразрадная трубка (ГДЛ)	Інкапсуляваны іскравы прамежак	Варыстар аксід цынку	GDT і варыстар у серыі	Інкапсуляваны іскрынка і варыстар паралельна
характарыстыка
рэжым працы	Пераключэнне напружання	Пераключэнне напружання	Абмежаванне напружання	Пераключэнне і абмежаванне напружання паслядоўна	Паралельнае пераключэнне і абмежаванне напружання
Аперацыйныя крывыя
дадатак	Сетка тэлекамунікацый Сетка НН (звязана з варысторам)	Сетка НН	Сетка НН	Сетка НН	Сетка НН
Тып SPD	тып 2	тып 1	Тып 1 ці Тып 2	Тып 1+ Тып 2	Тып 1+ Тып 2

Паказанне канца жыцця SPD

Індыкатары заканчэння эксплуатацыі звязаны з унутраным разъединителем і знешнім SCPD SPD, каб паведаміць карыстальніку, што абсталяванне больш не абаронена ад перанапружання атмасфернага паходжання.

Мясцовая паказанне

Звычайна гэтая функцыя патрабуецца ўсталёўнымі кодамі. Індыкатар заканчэння тэрміну службы паказваецца індыкатарам (святлівым альбо механічным) ва ўнутраным раз'яднальніку і / або знешнім SCPD.

Калі знешняя SCPD рэалізавана прыладай засцерагальнікаў, для забеспячэння гэтай функцыі неабходна прадугледзець засцерагальнік з нападнікам і падставай, абсталяванай сістэмай адключэння.

Убудаваны адключальны выключальнік

Механічны індыкатар і становішча ручкі кіравання дазваляюць натуральна паказваць тэрмін службы.

Мясцовая індыкацыя і аддаленая справаздачнасць

iQuick PRD SPD гандлёвай маркі XXX Electric тыпу "гатовы да падключэння" з убудаваным выключальнікам.

Мясцовая паказанне

iQuick PRD SPD (гл. мал. J53) абсталяваны мясцовымі механічнымі індыкатарамі стану:

• (чырвоны) механічны індыкатар і становішча ручкі адключальнага аўтаматычнага выключальніка паказваюць на выключэнне SPD;
• (чырвоны) механічны індыкатар на кожным картрыджы паказвае на заканчэнне тэрміна службы картрыджа.

Мал. J53 - iQuick PRD 3P + N SPD маркі XXX Electric

Аддаленая справаздачнасць

(гл. мал. J54)

iQuick PRD SPD абсталяваны індыкацыйным кантактам, які дазваляе выдалена паведамляць пра:

• канец жыцця картрыджа;
• зніклы патрон, і калі ён быў вернуты на месца;
• няспраўнасць сеткі (кароткае замыканне, адключэнне нейтралі, разварот фазы / нейтралі);
• лакальнае ручное пераключэнне.

У выніку дыстанцыйны кантроль за працоўным станам усталяваных SPD дазваляе гарантаваць, што гэтыя ахоўныя прылады ў рэжыме чакання заўсёды гатовыя да працы.

Мал. J54 - Усталёўка індыкатара з iQuick PRD SPD

Мал. J55 - Дыстанцыйнае ўказанне стану SPD пры дапамозе Smartlink

Тэхнічнае абслугоўванне ў канцы жыцця

Калі індыкатар заканчэння эксплуатацыі паказвае на выключэнне, неабходна замяніць SPD (альбо адпаведны картрыдж).

У выпадку SPD iQuick PRD палягчаецца тэхнічнае абслугоўванне:

• Аддзел тэхнічнага абслугоўвання лёгка ідэнтыфікуе картрыдж па заканчэнні тэрміну службы (падлягае замене).
• Картрыдж па заканчэнні тэрміну эксплуатацыі можна замяніць у поўнай бяспецы, паколькі ахоўнае прыстасаванне забараняе закрываць адключальны выключальнік, калі картрыдж адсутнічае.

Падрабязныя характарыстыкі знешняга SCPD

Супраціў хвалю

Цяперашняя хваля вытрымлівае выпрабаванні на знешніх SCPD:

• Для зададзеных рэйтынгаў і тэхналогій (NH або цыліндрычны засцерагальнік) здольнасць супрацьстаяць бягучай хвалі лепш з засцерагальнікам тыпу АМ (абарона рухавіка), чым з засцерагальнікам тыпу gG (для агульнага карыстання).
• Для дадзенай ацэнкі бягучая хваля вытрымлівае магчымасці лепш з выключальнікам, чым з засцерагальнікам. На малюнку J56 прыведзены вынікі выпрабаванняў на вытрымку хвалі напружання:
• для абароны SPD, вызначанага для Imax = 20 кА, выбіраецца знешні SCPD альбо MCB 16 A, альбо засцерагальнік aM 63 A. Заўвага: у гэтым выпадку засцерагальнік gG 63 A не падыходзіць.
• для абароны SPD, вызначанага для Imax = 40 кА, выбіраецца знешні SCPD альбо MCB 40 A, альбо засцерагальнік aM 125 A,

Мал. J56 - Параўнанне вытрымкі хвалі напружання SCPD для I_макс = 20 кА і я_макс = 40 кА

Усталяваны ўзровень абароны ад напружання

Увогуле:

• Падзенне напружання на клемах выключальніка вышэй, чым на клемах засцерагальніка. Гэта тлумачыцца тым, што імпеданс кампанентаў выключальніка (цеплавыя і магнітныя адключальныя прыборы) вышэй, чым імпеданс засцерагальніка.

аднак:

• Розніца паміж перападамі напружання застаецца нязначнай для хваляў току, якія не перавышаюць 10 кА (95% выпадкаў);
• Устаноўлены ўзровень абароны ад напружання таксама ўлічвае супраціў кабеля. Гэта можа быць высокім у выпадку з тэхналогіяй засцерагальнікаў (прылада абароны, аддаленым ад SPD) і нізкім у выпадку з тэхналогіяй выключальніка (выключальнік, блізкі да, і нават інтэграваны ў SPD).

Заўвага: Устаноўлены ўзровень абароны ад напружання - гэта сума падзення напружання:

• у СДПГ;
• у знешнім SCPD;
• у кабелі абсталявання

Абарона ад кароткага замыкання імпедансу

Кароткае замыканне імпедансу рассейвае шмат энергіі і павінна быць ліквідавана вельмі хутка, каб прадухіліць пашкоджанне ўстаноўкі і SPD.

Малюнак J57 параўноўвае час водгуку і абмежаванне энергіі ахоўнай сістэмы з дапамогай засцерагальніка 63 АМ і выключальніка 25 А.

Гэтыя дзве сістэмы абароны маюць аднолькавую здольнасць вытрымліваць хвалю току 8/20 мкс (27 кА і 30 кА адпаведна).

Мал. J57 - Параўнанне крывых абмежаванняў па часе / току і энергіі для аўтаматычнага выключальніка і засцерагальніка з аднолькавай здольнасцю вытрымліваць хвалю току 8/20 мкс

Распаўсюджванне хвалі маланкі

Электрычныя сеткі з'яўляюцца нізкачашчыннымі, і, як следства, распаўсюджванне хвалі напружання адбываецца імгненна адносна частаты з'явы: у любой кропцы правадыра імгненнае напружанне аднолькавае.

Хваля маланкі - гэта з'ява высокай частоты (ад некалькіх сотняў кГц да МГц):

• Хваля маланкі распаўсюджваецца па правадніку з пэўнай хуткасцю адносна частаты з'явы. У выніку ў любы момант часу напружанне не мае аднолькавага значэння ва ўсіх кропках асяроддзя (гл. Мал. J58).

Мал. J58 - Распаўсюджванне хвалі маланкі ў правадніку

• Змена асяроддзя стварае з'яву распаўсюджвання і / або адлюстравання хвалі ў залежнасці ад:

1. розніца імпедансу паміж двума асяроддзямі;
2. частата прагрэсіўнай хвалі (крутасць часу ўздыму ў выпадку імпульсу);
3. даўжыня асяроддзя.

У выпадку поўнага адлюстравання, у прыватнасці, значэнне напружання можа павялічыцца ўдвая.

Прыклад: выпадак абароны SPD

Мадэляванне з'явы, якое прымяняецца да хвалі маланкі, і выпрабаванні ў лабараторыі паказалі, што нагрузка, якая працуе ад 30 м кабеля, абароненага ўверх па плыні SPD пры напрузе Up, падтрымлівае з-за з'яў адлюстравання максімальную напружанасць 2 х U_P (гл. мал. J59). Гэтая хваля напружання не з'яўляецца энергічнай.

Мал. J59 - Адлюстраванне хвалі маланкі на заканчэнні кабеля

Выпраўленчае дзеянне

З трох фактараў (розніца імпедансу, частата, адлегласць) адзіным, якім рэальна можна кіраваць, з'яўляецца даўжыня кабеля паміж SPD і абаронай нагрузкі. Чым большая гэтая даўжыня, тым большае адлюстраванне.

Як правіла, для франтоў перанапружання, з якімі сутыкаецца будынак, з'явы адлюстравання значныя з 10 м і могуць падвоіць напружанне з 30 м (гл. Мал. J60).

Неабходна ўсталяваць другі SPD з дакладнай абаронай, калі даўжыня кабеля перавышае 10 м паміж уваходнай SPD і абсталяваннем, якое трэба абараніць.

Мал. J60 - Максімальнае напружанне на канцах кабеля ў адпаведнасці з яго даўжынёй да фронту падаючай напругі = 4 кВ / ус

Прыклад току маланкі ў сістэме ТТ

Агульны рэжым SPD паміж фазай і PE альбо фазай і PEN усталёўваецца незалежна ад тыпу размяшчэння сістэмы зазямлення (гл. Мал. J61).

Нейтральны зазямляльны рэзістар R1, які выкарыстоўваецца для пілонаў, мае меншае супраціў, чым зазямляльны рэзістар R2, які выкарыстоўваецца для ўстаноўкі.

Ток маланкі будзе праходзіць па ланцугу ABCD на зямлю па самым простым шляху. Ён будзе праходзіць праз варысторы V1 і V2 паслядоўна, выклікаючы дыферэнцыяльнае напружанне, роўнае ўдвая вышэйшаму напружанню SPD (U_P1 + У_P2) у крайніх выпадках з'явіцца на клемах А і С ля ўваходу ў ўстаноўку.

Мал. J61 - Толькі агульная абарона

Каб эфектыўна абараніць нагрузкі паміж Ph і N, напружанне дыферэнцыяльнага рэжыму (паміж A і C) неабходна паменшыць.

Таму выкарыстоўваецца іншая архітэктура SPD (гл. Мал. J62)

Ток маланкі праходзіць праз ланцуг ABH, які мае меншы імпеданс, чым ланцуг ABCD, паколькі імпеданс кампанента, які выкарыстоўваецца паміж B і H, роўны нулю (іскровы зазор, запоўнены газам). У гэтым выпадку дыферэнцыяльнае напружанне роўна рэшткавым напружанням SPD (U_P2).

Мал. J62 - Агульная і дыферэнцыяльная абарона